Les lipides comprennent un groupe de composés tels que les graisses, les huiles, les stéroïdes et les cires présents dans les organismes vivants. Les procaryotes et les eucaryotes possèdent tous deux des lipides, qui jouent de nombreux rôles importants sur le plan biologique, tels que la formation de membranes, la protection, l'isolation, le stockage d'énergie, la division cellulaire, etc. En médecine, les lipides désignent les graisses sanguines.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
Les lipides désignent les graisses, les huiles, les stéroïdes et les cires présentes dans les organismes vivants. Les lipides remplissent de multiples fonctions à travers les espèces, pour le stockage d'énergie, la protection, l'isolation, la division cellulaire et d'autres rôles biologiques importants.
Structure des lipides
Les lipides sont constitués d'un triglycéride fabriqué à partir de l'alcool glycérol et d'acides gras. Les ajouts à cette structure de base donnent une grande diversité de lipides. Plus de 10 000 types de lipides ont été découverts à ce jour, et beaucoup travaillent avec une grande diversité de protéines pour le métabolisme cellulaire et le transport de matière. Les lipides sont considérablement plus petits que les protéines.
Exemples de lipides
Les acides gras sont un type de lipides et servent également de blocs de construction pour d'autres lipides. Les acides gras contiennent des groupes carboxyle (-COOH) liés à une chaîne carbonée avec des hydrogènes attachés. Cette chaîne est insoluble dans l'eau. Les acides gras peuvent être saturés ou insaturés. Les acides gras saturés ont des liaisons carbonées simples, tandis que les acides gras insaturés ont des liaisons carbonées doubles. Lorsque les acides gras saturés se combinent avec les triglycérides, il en résulte des graisses solides à température ambiante. C'est parce que leur structure les fait s'entasser étroitement. En revanche, les acides gras insaturés combinés aux triglycérides ont tendance à produire des huiles liquides. La structure coudée des graisses insaturées donne une substance plus lâche et plus fluide à température ambiante.
Les phospholipides sont constitués d'un triglycéride avec un groupe phosphate substitué à un acide gras. Ils peuvent être décrits comme ayant une tête chargée et une queue d'hydrocarbure. Leurs têtes sont hydrophiles ou hydrophiles, tandis que leurs queues sont hydrophobes ou repoussent l'eau.
Un autre exemple de lipide est le cholestérol. Les cholestérols s'organisent en structures cycliques rigides de cinq ou six atomes de carbone, avec des hydrogènes attachés et une queue d'hydrocarbure flexible. Le premier anneau contient un groupe hydroxyle qui s'étend dans les environnements aqueux des membranes cellulaires animales. Le reste de la molécule, cependant, est insoluble dans l'eau.
Les acides gras polyinsaturés (AGPI) sont des lipides qui contribuent à la fluidité membranaire. Les AGPI participent à la signalisation cellulaire liée à l'inflammation neuronale et au métabolisme énergétique. Ils peuvent fournir des effets neuroprotecteurs sous forme d'acides gras oméga-3 et, dans cette formulation, ils sont anti-inflammatoires. Pour les acides gras oméga-6, les AGPI peuvent provoquer une inflammation.
Les stérols sont des lipides présents dans les membranes végétales. Les glycolipides sont des lipides liés aux glucides et font partie des pools lipidiques cellulaires.
Fonctions des lipides
Les lipides jouent plusieurs rôles dans les organismes. Les lipides constituent des barrières protectrices. Ils comprennent les membranes cellulaires et une partie de la structure des parois cellulaires des plantes. Les lipides fournissent un stockage d'énergie aux plantes et aux animaux. Très souvent, les lipides fonctionnent aux côtés des protéines. Les fonctions lipidiques peuvent être affectées par des modifications de leurs groupes de tête polaires ainsi que par leurs chaînes latérales.
Les phospholipides constituent la base des bicouches lipidiques, de nature amphipathique, qui constituent les membranes cellulaires. La couche externe interagit avec l'eau tandis que la couche interne existe sous la forme d'une substance huileuse flexible. La nature liquide des membranes cellulaires contribue à leur fonction. Les lipides constituent non seulement les membranes plasmiques, mais aussi les compartiments cellulaires tels que l'enveloppe nucléaire, le réticulum endoplasmique (RE), l'appareil de Golgi et les vésicules.
Les lipides participent également à la division cellulaire. Les cellules en division régulent la teneur en lipides en fonction du cycle cellulaire. Au moins 11 lipides sont impliqués dans l'activité du cycle cellulaire. Les sphingolipides jouent un rôle dans la cytokinèse pendant l'interphase. Étant donné que la division cellulaire entraîne une tension de la membrane plasmique, les lipides semblent contribuer aux aspects mécaniques de la division tels que la rigidité de la membrane.
Les lipides constituent des barrières protectrices pour les tissus spécialisés tels que les nerfs. La gaine protectrice de myéline entourant les nerfs contient des lipides.
Les lipides fournissent la plus grande quantité d'énergie provenant de la consommation, ayant plus de deux fois la quantité d'énergie que les protéines et les glucides. Le corps décompose les graisses lors de la digestion, certaines pour les besoins énergétiques immédiats et d'autres pour le stockage. Le corps puise dans le stockage des lipides pour l'exercice en utilisant des lipases pour décomposer ces lipides et, éventuellement, pour fabriquer plus d'adénosine triphosphate (ATP) pour alimenter les cellules.
Chez les plantes, les huiles de graines telles que les triacylglycérols (TAG) fournissent un stockage de nourriture pour la germination et la croissance des graines chez les angiospermes et les gymnospermes. Ces huiles sont stockées dans des corps huileux (OB) et protégées par des phospholipides et des protéines appelées oléosines. Toutes ces substances sont produites par le réticulum endoplasmique (RE). Les bourgeons de corps d'huile de l'ER.
Les lipides donnent aux plantes l'énergie nécessaire à leurs processus métaboliques et aux signaux entre les cellules. Le phloème, l'une des principales portions de transport des plantes (avec le xylème), contient des lipides tels comme le cholestérol, le sitostérol, le campostérol, le stigmastérol et plusieurs hormones lipophiles variables et molécules. Les différents lipides peuvent jouer un rôle dans la signalisation lorsqu'une plante est endommagée. Les phospholipides des plantes agissent également en réponse aux facteurs de stress environnementaux sur les plantes ainsi qu'en réponse aux infections par des agents pathogènes.
Chez les animaux, les lipides servent également d'isolant de l'environnement et de protection des organes vitaux. Les lipides assurent également la flottabilité et l'imperméabilisation.
Les lipides appelés céramides, à base de sphingoïdes, remplissent des fonctions importantes pour la santé de la peau. Ils aident à former l'épiderme, qui sert de couche de peau la plus externe qui protège de l'environnement et empêche la perte d'eau. Les céramides agissent comme précurseurs du métabolisme des sphingolipides; le métabolisme lipidique actif se produit dans la peau. Les sphingolipides constituent les lipides structurels et de signalisation présents dans la peau. Les sphingomyélines, fabriquées à partir de céramides, sont répandues dans le système nerveux et aident les motoneurones à survivre.
Les lipides jouent également un rôle dans la signalisation cellulaire. Dans les systèmes nerveux central et périphérique, les lipides contrôlent la fluidité des membranes et facilitent la transmission des signaux électriques. Les lipides aident à stabiliser les synapses.
Les lipides sont essentiels à la croissance, à un système immunitaire sain et à la reproduction. Les lipides permettent à l'organisme de stocker des vitamines dans le foie telles que les vitamines liposolubles A, D, E et K. Le cholestérol sert de précurseur aux hormones telles que les œstrogènes et la testostérone. Il fabrique également des acides biliaires, qui dissolvent les graisses. Le foie et les intestins fabriquent environ 80 pour cent du cholestérol, tandis que le reste provient des aliments.
Lipides et santé
Généralement, les graisses animales sont saturées et donc solides, alors que les huiles végétales ont tendance à être insaturées et donc liquides. Les animaux ne peuvent pas produire de graisses insaturées, ces graisses doivent donc être consommées par des producteurs tels que les plantes et les algues. À leur tour, les animaux qui mangent ces consommateurs de plantes (comme les poissons d'eau froide) acquièrent ces graisses bénéfiques. Les graisses insaturées sont les graisses les plus saines à manger car elles diminuent le risque de maladies. Des exemples de ces graisses comprennent les huiles telles que les huiles d'olive et de tournesol, ainsi que les graines, les noix et le poisson. Les légumes verts feuillus sont également de bonnes sources de graisses insaturées alimentaires. Les acides gras contenus dans les feuilles sont utilisés dans les chloroplastes.
Les gras trans sont des huiles végétales partiellement hydrogénées qui ressemblent aux graisses saturées. Auparavant utilisés en cuisine, les gras trans sont maintenant considérés comme mauvais pour la consommation.
Les graisses saturées doivent être consommées moins que les graisses insaturées, car les graisses saturées peuvent augmenter le risque de maladie. Des exemples de graisses saturées comprennent la viande animale rouge et les produits laitiers gras ainsi que l'huile de noix de coco et l'huile de palme.
Lorsque les professionnels de la santé qualifient les lipides de graisses sanguines, cela décrit le type de graisses souvent discuté concernant la santé cardiovasculaire, en particulier le cholestérol. Les lipoprotéines contribuent au transport du cholestérol dans le corps. Les lipoprotéines de haute densité (HDL) font référence au cholestérol qui est un « bon » gras. Il sert à aider à éliminer le mauvais cholestérol via le foie. Les « mauvais » cholestérols comprennent les LDL, IDL, VLDL et certains triglycérides. Les mauvaises graisses augmentent le risque de crise cardiaque et d'accident vasculaire cérébral en raison de leur accumulation sous forme de plaque, ce qui peut entraîner l'obstruction des artères. Par conséquent, un équilibre des lipides est crucial pour la santé.
Les affections cutanées inflammatoires peuvent bénéficier de la consommation de certains lipides tels que l'acide eicosapentaénoïque (EPA) et l'acide docsahexaénoïque (DHA). Il a été démontré que l'EPA modifie le profil des céramides de la peau.
Un certain nombre de maladies sont liées aux lipides dans le corps humain. L'hypertriglycéridémie, une affection caractérisée par un taux élevé de triglycérides dans le sang, peut entraîner une pancréatite. Un certain nombre de médicaments agissent pour réduire les triglycérides, par exemple par des enzymes qui dégradent les graisses sanguines. Une réduction élevée des triglycérides a également été observée chez certaines personnes grâce à une supplémentation médicale via l'huile de poisson.
L'hypercholestérolémie (cholestérol élevé dans le sang) peut être acquise ou génétique. Les personnes atteintes d'hypercholestérolémie familiale possèdent des valeurs de cholestérol extraordinairement élevées qui ne peuvent être contrôlées par des médicaments. Cela augmente considérablement le risque de crise cardiaque et d'accident vasculaire cérébral, de nombreuses personnes mourant avant d'avoir 50 ans.
Les maladies génétiques qui entraînent une accumulation élevée de lipides dans les vaisseaux sanguins sont appelées maladies de stockage des lipides. Ce stockage excessif de graisse produit des effets délétères pour le cerveau et d'autres parties du corps. Quelques exemples de maladies de stockage des lipides comprennent la maladie de Fabry, la maladie de Gaucher, la maladie de Niemann-Pick, la maladie de Sandhoff et la maladie de Tay-Sachs. Malheureusement, bon nombre de ces maladies du stockage des lipides entraînent des maladies et la mort à un jeune âge.
Les lipides jouent également un rôle dans les maladies des motoneurones (MND), car ces affections se caractérisent non seulement par la dégénérescence et la mort des motoneurones, mais également par des problèmes de métabolisme des lipides. Dans les MND, les lipides structurels du système nerveux central changent, ce qui affecte à la fois les membranes et la signalisation cellulaire. Par exemple, l'hypermétabolisme se produit avec la sclérose latérale amyotrophique (SLA). Il semble y avoir un lien entre la nutrition (dans ce cas, pas assez de calories lipidiques consommées) et le risque de développer la SLA. Des lipides plus élevés correspondent à de meilleurs résultats pour les patients SLA. Les médicaments ciblant les sphingolipides sont considérés comme des traitements pour les patients atteints de SLA. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour mieux comprendre les mécanismes impliqués et proposer des options de traitement appropriées.
Dans l'amyotrophie spinale (SMA), une maladie génétique autosomique récessive, les lipides ne sont pas utilisés correctement pour l'énergie. Les individus SMA possèdent une masse grasse élevée dans un cadre d'apport calorique faible. Par conséquent, encore une fois, le dysfonctionnement du métabolisme des lipides joue un rôle majeur dans une maladie des motoneurones.
Il existe des preuves que les acides gras oméga-3 jouent un rôle bénéfique dans des maladies dégénératives telles que les maladies d'Alzheimer et de Parkinson. Cela ne s'est pas avéré être le cas pour la SLA, et en fait l'effet inverse de la toxicité a été trouvé dans des modèles murins.
Recherche en cours sur les lipides
Les scientifiques continuent de découvrir de nouveaux lipides. Actuellement, les lipides ne sont pas étudiés au niveau des protéines et sont donc moins bien compris. Une grande partie de la classification actuelle des lipides reposait sur des chimistes et des biophysiciens, en mettant l'accent sur la structure plutôt que sur la fonction. De plus, il a été difficile d'identifier les fonctions lipidiques en raison de leur tendance à se combiner avec des protéines. Il est également difficile d'élucider la fonction lipidique dans les cellules vivantes. La résonance magnétique nucléaire (RMN) et la spectrométrie de masse (MS) permettent d'identifier les lipides à l'aide de logiciels informatiques. Cependant, une meilleure résolution en microscopie est nécessaire pour mieux comprendre les mécanismes et les fonctions des lipides. Plutôt que d'analyser un groupe d'extraits lipidiques, une SM plus spécifique sera nécessaire pour isoler les lipides de leurs complexes protéiques. Le marquage isotopique peut servir à améliorer la visualisation et donc l'identification.
Il est clair que les lipides, en plus de leurs caractéristiques structurelles et énergétiques connues, jouent un rôle dans les fonctions motrices et la signalisation importantes. À mesure que la technologie s'améliore pour identifier et visualiser les lipides, des recherches supplémentaires seront nécessaires pour déterminer la fonction des lipides. Finalement, l'espoir est que des marqueurs pourraient être conçus qui ne perturberaient pas trop la fonction lipidique. Être capable de manipuler la fonction lipidique au niveau subcellulaire pourrait constituer une percée dans la recherche. Cela pourrait révolutionner la science de la même manière que la recherche sur les protéines. À leur tour, de nouveaux médicaments pourraient être fabriqués qui pourraient potentiellement aider ceux qui souffrent de troubles lipidiques.